Uso de discos porosos para disminución de socavación en pilares de puentes

Abstract

Ha sido una de las principales preocupaciones de la ingeniería por un largo tiempo; el brindar las pautas técnicas más adecuadas ante los efectos que podrían ejercer los flujos sobre los obstáculos artificiales o naturales que se puedan encontrar dentro de un curso de agua. El comportamiento observado en diferentes estructuras hidráulicas, tales como son los pilares, describe la interacción constante que ocurre entre éstos y el flujo que discurre en el río. Uno de los principales efectos que se generan alrededor de los pilares en puentes es la socavación local, la que se produce durante un periodo de tiempo variado. Con este objetivo los investigadores, a través de la experimentación científica, han propuesto diversos tipos de medidas para mitigar los problemas que involucran la socavación; tanto directamente sobre la infraestructura del puente e indirectamente por las pérdidas económicas y de tiempo para las personas que hacen uso continuo de la infraestructura ante un eventual colapso o refacción del puente de ser el caso. De esta manera se puede señalar que la mayoría de investigaciones basan sus estudios sobre dos condiciones fundamentales: La primera; la protección directa sobre la infraestructura con el equipamiento de algún dispositivo, pasando inclusive por proponer la variación en la sección del cuerpo del pilar y la segunda; con la protección de un material seleccionado dispuesto directamente sobre lecho; principalmente sobre la base del pilar. Como resultados de la experimentación (1) se puede inferir que el dispositivo tipo disco poroso ha sido efectivo en disminuir la socavación local para números de Froude de hasta 0.55 en toda la experimentación; se observó que al superar este valor, la reducción en la socavación final fue marginal, sobre todo para el mayor caudal probado; (2) las formas de fondo del lecho pueden influenciar la efectividad del dispositivo, así como en la velocidad del flujo y el transporte de sedimentos. En las pruebas en las que se presentaron formaciones de fondo tipos rizos, la socavación fue mayor que cuando se presentaron formaciones tipos dunas para las mismas pendientes y velocidades, (3) en cuanto a la efectividad del dispositivo en relación a los caudales ensayados; se observó que ésta aumentó en forma inversamente proporcional a la disminución de los caudales experimentados.

It has been one of main concerns of engineering for a long time, providing the most appropriate technical guidelines to the effects that could exert flows in artificial or natural obstacles arranged on a river. The different behaviour observed in hydraulic structures, such as piers, it describes the constant interaction that occurs between these and the stream that runs into the river. One of the main effects that are generated around of piers from bridges is the local scour, which is produced during a period that varies in time. To this end, researchers through scientific experimentation have proposed various forms of countermeasures to mitigate problems related to local scour; both by directly on the infrastructure of the bridge and indirectly by the time lost by people that make continued use of the infrastructure before an eventual collapse of the bridge or before its possible repair. It can be said that most research programs base their studies on two basic conditions: (i) direct protection of the infrastructure equipment by incorporating a scour reducing device, including modification of the geometry of the bridge pier (ii) protection with a selected material placed directly on the bed; around the pier foundation. As results of experimentation (1) it can be inferred that the porous disk has proven to be effective for Froude numbers up to 0.55 in all tests, it was observed that exceed this value, reduction in final scour was marginal, especially for the higher flow tested; (2) bedforms may influence the effectiveness of the device as well as flow velocity and sediment transport. For tests on which have been obtained bedforms type ripples, were achieved the highest values scour. On the other hand, when bedforms were type dunes was observed minor general scour; considering that these experiments were made with the same slopes and velocities, (3) with regard to the effectiveness of the device in relation to the flow tested; it was noted that it increased inversely proportionally to the diminishing flows.